KR101036716B1 - CMOS thin film transistor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로, NMOS 영역과 PMOS 영역이 정의된 기판, 상기 NMOS 및 PMOS 영역에 형성된 액티브층, 상기 액티브층 상에 형성된 게이트전극, 상기 NMOS 영역의 상기 액티브층 양측에 형성된 제1 소스영역과 드레인영역, 상기 PMOS 영역의 상기 액티브층 양측에 형성된 제2 소스 및 드레인영역, 상기 NMOS 및 PMOS 영역에 형성된 게이트전극을 포함하는 상기 기판 전면에 형성된 층간절연막, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역과 PMOS 영역의 제2 소스영역을 각각 노출시키는 제1콘택홀, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 동시에 노출시키는 제2콘택홀, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역에 각각 접속하는 NMOS 및 PMOS의 소스전극 및 상기 제2콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 동시에 접속하는 NMOS 및 PMOS의 드레인전극을 포함하며, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인 영역과, 상기 PMOS 영역의 제2 드레인 영역은 이격 영역 없이 서로 그 경계면이 접촉한다.A CMOS thin film transistor of the present invention and a method for manufacturing the same, comprising: a substrate in which an NMOS region and a PMOS region are defined, an active layer formed in the NMOS and PMOS regions, a gate electrode formed on the active layer, and the active layer in the NMOS region An interlayer insulating film formed on an entire surface of the substrate, the first source and drain regions formed on both sides, second source and drain regions formed on both sides of the active layer of the PMOS region, and gate electrodes formed on the NMOS and PMOS regions; A first contact hole exposing the first source region of the region and a second source region of the PMOS region, a second contact hole exposing the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region simultaneously; One source hole of the NMOS and PMOS connected to the first source region of the NMOS region and the second source region of the PMOS region through a contact hole and the second contact hole, respectively. And a drain electrode of the NMOS and the PMOS which simultaneously connect the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region, wherein the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region are separated from each other. Their boundaries contact each other without areas.
Description
도 1은 종래 인버터소자의 일반적인 레이아웃을 나타낸 평면도.1 is a plan view showing a general layout of a conventional inverter device.
도 2는 종래 전송게이트소자의 일반적인 레이아웃을 나타낸 평면도.2 is a plan view showing a general layout of a conventional transfer gate device.
도 3은 본 발명에 의한 인버터소자의 일반적인 레이아웃을 나타낸 평면도.3 is a plan view showing a general layout of the inverter device according to the present invention.
도 4는 인버터소자의 수가 증가함에 따라 종래 인버터소자와 본 발명의 인버터소자가 기판 상에 차지하는 면적을 나타낸 그래프.4 is a graph showing the area occupied by a conventional inverter device and the inverter device of the present invention on a substrate as the number of inverter devices increases.
도 5는 본 발명에 의한 전송게이트소자의 일반적인 레이아웃을 나타낸 평면도.5 is a plan view showing a general layout of a transfer gate device according to the present invention.
도 6은 전송게이트소자의 수가 증가함에 따라 종래 전송게이트소자와 본 발명의 전송게이트소자가 기판 상에 차지하는 면적을 나타낸 그래프.6 is a graph showing the area occupied by a conventional transfer gate element and a transfer gate element of the present invention on a substrate as the number of transfer gate elements increases.
도 7은 도 5의 I-I'의 단면을 나타낸 CMOS 박막트랜지스터의 단면구조.FIG. 7 is a cross-sectional structure of a CMOS thin film transistor showing a cross section taken along line II ′ of FIG. 5.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
121n,121p,131n,131p,231n,231p : 게이트전극121n, 121p, 131n, 131p, 231n, 231p: gate electrode
122n,122p,132n,132p,232n,232p : 소스영역122n, 122p, 132n, 132p, 232n, 232p: Source area
123n,123p,133n,133p,233n,233p : 드레인영역123n, 123p, 133n, 133p, 233n, 233p: drain area
124n,124p,134n,134p,234n,234p : 소스전극 124n, 124p, 134n, 134p, 234n, 234p: source electrode
125n,125p,135n,135p,235n,235p : 드레인전극125n, 125p, 135n, 135p, 235n, 235p: drain electrode
본 발명은 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 구동회로를 구성하는 CMOS 박막트랜지스터에서 NMOS의 n+영역과 PMOS의 p+영역을 하나의 콘택홀을 통해 연결함으로써, CMOS 박막트랜지스터가 차지하는 면적을 최소화할 수 있는 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, with increasing interest in information display and increasing demand for using a portable information carrier, a lightweight flat panel display (FPD), which replaces a conventional display device, a cathode ray tube (CRT), is used. The research and commercialization of Korea is focused on. In particular, the liquid crystal display (LCD) of the flat panel display device is an image representing the image using the optical anisotropy of the liquid crystal, is excellent in resolution, color display and image quality, and is actively applied to notebooks or desktop monitors have.
상기 액정표시장치는 크게 제1기판인 컬러필터(color filter)기판과 제2기판인 어레이(array)기판 및 상기 컬러필터기판과 어레이기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display is largely composed of a color filter substrate as a first substrate, an array substrate as a second substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.
이때, 상기 액정표시장치의 스위칭소자로는 일반적으로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하며, 상기 박막트랜지스터의 채널층으로는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(polycrystalline silicon)을 사용한다.In this case, a thin film transistor (TFT) is generally used as a switching element of the liquid crystal display, and amorphous silicon or polycrystalline silicon is used as a channel layer of the thin film transistor. .
특히, 다결정실리콘 박막트랜지스터를 사용하는 액정표시장치는 유리기판에 구동회로부와 화소부가 함께 내장된 구조를 취하고 있는데, 상기 구동회로 일체형 액정표시장치는 각 화소마다 형성되어 상기 각 화소를 구동하는 화소구동용 박막 트랜지스터와 상기 화소구동용 박막 트랜지스터를 작동시키며 게이트라인과 데이터라인에 신호를 인가하는 구동회로용 박막 트랜지스터로 구분할 수 있으며, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.In particular, a liquid crystal display device using a polysilicon thin film transistor has a structure in which a driving circuit portion and a pixel portion are incorporated in a glass substrate, and the driving circuit integrated liquid crystal display device is formed for each pixel to drive the pixel. The thin film transistor for driving and the pixel driving thin film transistor for driving the pixel driver may be divided into a thin film transistor for a driving circuit for applying a signal to a gate line and a data line, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도로서, 어레이 기판에 구동회로부를 집적시킨 구동회로 일체형 액정표시장치를 나타내고 있다.1 is a plan view schematically illustrating a structure of a general liquid crystal display device, and illustrates a driving circuit-integrated liquid crystal display device in which a driving circuit unit is integrated on an array substrate.
도면에 도시된 바와 같이, 구동회로 일체형 액정표시장치(5)는 크게 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20) 및 상기 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 이루어져 있다.As shown in the drawing, the driving circuit-integrated liquid
상기 어레이 기판(10)은 단위 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 화상표시 영역인 화소부(35)와 상기 화소부(35)의 외곽에 위치한 게이트 구동회로부(34)와 데이터 구동회로부(33)로 구성된 구동회로부로 이루어져 있다.The
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(10)의 화소부(35)는 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소 자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역에 형성된 화소전극으로 구성된다.In this case, although not shown in the drawings, the pixel units 35 of the
상기 박막 트랜지스터는 화소전극에 신호전압을 인가하고 차단하는 스위칭소자로 전계에 의하여 전류의 흐름을 조절하는 일종의 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET)이다.The thin film transistor is a switching element that applies and cuts off a signal voltage to a pixel electrode and is a type of field effect transistor (FET) that controls the flow of current by an electric field.
상기 어레이기판(10)의 구동회로부(33,34)는 컬러필터기판(20)에 비해 돌출된 상기 어레이기판(10)의 일측 장(長)변에 데이터 구동회로부(33)가 위치하며, 상기 어레이 기판(10)의 일측 단(短)변에 게이트 구동회로부(34)가 위치하게 된다.In the driving circuit units 33 and 34 of the
이때, 상기 게이트 구동회로부(34)와 데이터 구동회로부(33)는 입력되는 신호를 적절하게 출력시키기 위하여 CMOS 구조의 박막트랜지스터를 사용하게 된다.In this case, the gate driving circuit 34 and the data driving circuit 33 use a thin film transistor having a CMOS structure to properly output the input signal.
CMOS 박막트랜지스터는 인버터(inverter) 또는 전송게이트(transfer gate)로 사용할 수 있으며, 참고로, 상기 CMOS는 고속 신호처리가 요구되는 구동회로부 박막 트랜지스터에 사용되는 MOS 구조로 된 집적회로의 일종으로 P 채널과 N 채널의 트랜지스터를 필요로 하며 속도와 밀도의 특성은 NMOS와 PMOS의 중간 형태를 나타낸다.The CMOS thin film transistor can be used as an inverter or a transfer gate. For reference, the CMOS is a type of integrated circuit having a MOS structure which is used for a thin film transistor of a driving circuit unit requiring high speed signal processing. And N-channel transistors are required, and the speed and density characteristics represent an intermediate form of NMOS and PMOS.
도 1은 인버터로 사용되는 CMOS의 레이아웃을 나타낸 것이고, 도 2는 전송게이트로 사용되는 CMOS의 레이아웃을 각각 나타낸 것이다.1 shows a layout of a CMOS used as an inverter, and FIG. 2 shows a layout of a CMOS used as a transfer gate.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, CMOS가 인버터로 사용될 경우, NMOS와 PMOS의 게이트전극(21n,21p)이 외부의 입력단(미도시)과 연결되는 입력라인(Vin)에 연결되고, NMOS의 드레인전극(25n)과 PMOS의 드레인전극(25p)은 외부의 출력단(미도시)과 연결되는 출력라인(Vout)에 공통으로 연결된다. 이때, 상기 NMOS의 드레인전극(25n)은 제1드레인콘택홀(29n)을 통해 드레인영역(23n)에 접속되어 있으며, 상기 PMOS의 드레인전극(25p)은 제2드레인콘택홀(29p)을 통해 드레인영역(23p)에 접속된다.First, as shown in FIG. 1, when CMOS is used as an inverter,
그리고, NMOS의 소스전극(24n)은 접지라인(GND)과 연결되어 있으며, 상기 PMOS의 소스전극(24p)은 전원라인(Vdd)과 연결된다. 이때에도, 상기 NMOS의 소스전극(24n)은 제1소스콘택홀(28n)을 통해 소스영역(22n)에 접속되고, 상기 PMOS의 소스전극(24p)은 제2소스콘택홀(28p)을 통해 소스영역(22p)에 접속된다.The
한편, CMOS 박막트랜지스터가 전송게이트(transfer gate)로 사용될 경우, NMOS 및 PMOS의 게이트전극(31n,31p)은 상보 게이트전압을 갖는 각각의 전원에 별개로 연결되고, NMOS의 소스전극(34n)과 PMOS의 소스전극(34p)이 입력라인(Vin)에 연결된다. 이때에도, 상기 NMOS의 소스전극(34n)은 제1소스콘택홀(38n)을 통해 하부의 소스영역(32n)에 접속되고, 상기 PMOS의 소스전극(34p)은 제2소스콘택홀(38p)을 통해 하부의 소스영역(32p)에 접속된다.On the other hand, when the CMOS thin film transistor is used as a transfer gate, the
그리고, NMOS의 드레인전극(35n)과 PMOS의 드레인전극(35p)이 출력라인(Vout)에 공통으로 연결되며, 상기 NMOS의 드레인전극(35n)은 제1드레인콘택홀(39n)을 통해 드레인영역(33n)에 접속되고 상기 PMOS의 드레인전극(35p)은 제2드레인콘택홀(39p)을 통해 드레인영역(33p)에 접속된다.The
그러나, 상기한 바와 같이 구성된 종래 CMOS 소자(도1 및 도2)는 NMOS의 드레인전극(25n,35n) 및 PMOS의 드레인전극(25p,35p)이 별도로 형성되어 출력라인(Vout)에 공통으로 연결되기 때문에, NMOS/PMOS의 드레인전극(25n,35n/25p,35p)을 그 하부에 형성된 드레인영역(23p,33p)과 접속시키 위해서, 제1드레인콘택홀(29n,39n) 및 제2드레인콘택홀(29p,39p)을 각각 형성해야 한다. 따라서, 상기 제1/제2드레인콘택홀(29n,39n/29p,39p)에 독립적으로 형성됨에 따라, CMOS 소자가 차지하는 면적이 넓어지는 문제가 발생하게 된다.However, in the conventional CMOS device (Figs. 1 and 2) configured as described above, the
따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 구동회로에서 CMOS 소자가 차지하는 면적을 최소화 할 수 있는 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and to provide a CMOS thin film transistor and a method of manufacturing the same that can minimize the area occupied by the CMOS device in the driving circuit.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세하게 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in detail in the configuration and claims of the invention to be described later.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMOS 박막트랜지스터는 NMOS 영역과 PMOS 영역이 정의된 기판, 상기 NMOS 및 PMOS 영역에 형성된 액티브층, 상기 액티브층 상에 형성된 게이트전극, 상기 NMOS 영역의 상기 액티브층 양측에 형성된 제1 소스영역과 드레인영역, 상기 PMOS 영역의 상기 액티브층 양측에 형성된 제2 소스 및 드레인영역, 상기 NMOS 및 PMOS 영역에 형성된 게이트전극을 포함하는 상기 기판 전면에 형성된 층간절연막, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역과 PMOS 영역의 제2 소스영역을 각각 노출시키는 제1콘택홀, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 동시에 노출시키는 제2콘택홀, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역에 각각 접속하는 NMOS 및 PMOS의 소스전극 및 상기 제2콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 동시에 접속하는 NMOS 및 PMOS의 드레인전극을 포함하며, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인 영역과, 상기 PMOS 영역의 제2 드레인 영역은 이격 영역 없이 서로 그 경계면이 접촉한다.
상기 NMOS 및 PMOS 영역의 게이트전극은 외부의 입력단에 연결되며, 상기 NMOS 및 PMOS 영역의 소스전극은 전원라인에 연결되며, 상기 NMOS 및 PMOS 영역의 드레인전극은 외부의 출력단에 연결되고, 상기 액티브층과 게이트전극 사이에 개재된 게이트절연막을 더 포함한다.
상기 NMOS 및 PMOS 영역의 게이트 전극은 상보 게이터 전압을 갖는 각각의 전원에 별도로 연결된다.
상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역과 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 각각 노출시키는 제1콘택홀, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역을 동시에 노출시키는 제2콘택홀, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역에 각각 접속하는 NMOS 및 PMOS의 드레인전극 및 상기 제2콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역을 동시에 접속하는 NMOS 및 PMOS의 소스전극을 포함하며, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역과, 상기 PMOS 영역의 제2 소스영역은 이격 영역 없이 서로 그 경계면이 접촉한다.
또한, 본 발명의 CMOS 박막트랜지스터의 제조방법은 NMOS 영역과 PMOS 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계, 상기 NMOS 및 PMOS 영역에 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 NMOS 영역의 상기 액티브층 양측에 제1 소스영역과 드레인영역을 형성하는 단계, 상기 PMOS 영역의 상기 액티브층 양측에 제2 소스 및 드레인영역을 형성하는 단계, 상기 NMOS 및 PMOS 영역에 형성된 게이트전극을 포함하는 상기 기판 전면에 층간절연막을 형성하는 단계, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역과 PMOS 영역의 제2 소스영역을 각각 노출시키는 제1콘택홀을 형성하는 단계, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 동시에 노출시키는 제2콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역에 각각 접속하는 NMOS 및 PMOS의 소스전극을 형성하는 단계 및 상기 제2콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 동시에 접속하는 NMOS 및 PMOS의 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인 영역과, 상기 PMOS 영역의 제2 드레인 영역은 이격 영역 없이 서로 그 경계면이 접촉한다.
상기 NMOS 및 PMOS 영역의 게이트 전극은 상보 게이터 전압을 갖는 각각의 전원에 별도로 연결된다.
상기 기판 전면에 층간절연막을 형성하는 단계 후, 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역과 PMOS 영역의 제2 드레인영역을 각각 노출시키는 제1콘택홀을 형성하는 단계, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역을 동시에 노출시키는 제2콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 드레인영역 및 PMOS 영역의 제2 드레인영역에 각각 접속하는 NMOS 및 PMOS의 드레인전극을 형성하는 단계 및 상기 제2콘택홀을 통해 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역 및 PMOS 영역의 제2 소스영역을 동시에 접속하는 NMOS 및 PMOS의 소스전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 NMOS 영역의 제1 소스영역과, 상기 PMOS 영역의 제2 소스영역은 이격 영역 없이 서로 그 경계면이 접촉한다.The CMOS thin film transistor of the present invention for achieving the above object is a substrate in which an NMOS region and a PMOS region are defined, an active layer formed in the NMOS and PMOS region, a gate electrode formed on the active layer, the active layer of the NMOS region An interlayer insulating film formed on an entire surface of the substrate, the first source and drain regions formed on both sides, second source and drain regions formed on both sides of the active layer of the PMOS region, and gate electrodes formed on the NMOS and PMOS regions; A first contact hole exposing the first source region of the region and a second source region of the PMOS region, a second contact hole exposing the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region simultaneously; One source hole of the NMOS and PMOS connected to the first source region of the NMOS region and the second source region of the PMOS region through a contact hole and the second contact hole, respectively. And a drain electrode of the NMOS and the PMOS for simultaneously connecting the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region, wherein the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region are separated from each other. Their boundaries contact each other without areas.
Gate electrodes of the NMOS and PMOS regions are connected to an external input terminal, source electrodes of the NMOS and PMOS regions are connected to a power line, drain electrodes of the NMOS and PMOS regions are connected to an external output terminal, and the active layer And a gate insulating film interposed between the gate electrode and the gate electrode.
The gate electrodes of the NMOS and PMOS regions are separately connected to respective power sources having complementary gator voltages.
A first contact hole exposing the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region, a second contact hole exposing the first source region of the NMOS region and the second source region of the PMOS region simultaneously; A drain electrode of an NMOS and a PMOS connected to the first drain region of the NMOS region and a second drain region of the PMOS region through the first contact hole, and a first source region of the NMOS region through the second contact hole; An NMOS and a PMOS source electrode for simultaneously connecting a second source region of the PMOS region, wherein the first source region of the NMOS region and the second source region of the PMOS region are in contact with each other without a separation region.
In addition, the method of manufacturing a CMOS thin film transistor of the present invention comprises the steps of preparing a substrate defined NMOS region and PMOS region, forming an active layer in the NMOS and PMOS region, forming a gate electrode on the active layer Forming first source and drain regions on both sides of the active layer of the NMOS region, forming second source and drain regions on both sides of the active layer of the PMOS region, and gates formed on the NMOS and PMOS regions Forming an interlayer insulating film over the substrate including an electrode, forming a first contact hole exposing a first source region of the NMOS region and a second source region of the PMOS region, respectively, and first forming the NMOS region Forming a second contact hole for simultaneously exposing a drain region and a second drain region of the PMOS region, and through the first contact hole, a first source region and a PM of the NMOS region Forming a source electrode of an NMOS and a PMOS respectively connected to a second source region of an OS region and an NMOS simultaneously connecting a first drain region of the NMOS region and a second drain region of the PMOS region through the second contact hole; And forming a drain electrode of the PMOS, wherein an interface between the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region is in contact with each other without a separation region.
The gate electrodes of the NMOS and PMOS regions are separately connected to respective power sources having complementary gator voltages.
After forming an interlayer insulating layer over the substrate, forming a first contact hole exposing a first drain region of the NMOS region and a second drain region of the PMOS region, a first source region of the NMOS region, and Forming a second contact hole for simultaneously exposing a second source region of the PMOS region, the NMOS and the PMOS respectively connected to the first drain region of the NMOS region and the second drain region of the PMOS region through the first contact hole Forming a drain electrode of the NMOS and a PMOS source electrode simultaneously connecting the first source region of the NMOS region and the second source region of the PMOS region through the second contact hole; A boundary between the first source region of the NMOS region and the second source region of the PMOS region is in contact with each other without a separation region.
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상기한 바와 같은 본 발명은 CMOS 박막트랜지스터가 사용되는 용도에 따라, NMOS 및 PMOS의 소스영역 또는 NMOS 및 PMOS의 드레인영역들을 절연시키지 않고, 연속적으로 형성한 후, 상기 NMOS 및 PMOS의 소스영역 또는 드레인영역과 접속되는 소스전극 또는 드레인전극을 공통으로 사용하도록 함으로써, CMOS 소자가 기판에 차지하는 면적을 줄일 수 있게 된다.As described above, the present invention does not insulate the source region of NMOS and PMOS or the drain regions of NMOS and PMOS according to the use of a CMOS thin film transistor, and subsequently forms the source region or drain of the NMOS and PMOS. By using the source electrode or the drain electrode connected to the region in common, the area occupied by the CMOS element on the substrate can be reduced.
즉, 종래에는 NMOS 및 PMOS 박막트랜지터에 대하여 소스영역 및 드레인영역을 노출시키는 콘택홀을 각각 형성하였다. 따라서, 단위 CMOS 박막트랜지스터 당 4개의 콘택홀이 형성된다. 그러나, 본 발명에서는 종래 두개의 콘택홀을 통해 전기적으로 연결되는 NMOS의 N+ 영역과 PMOS의 P+ 영역이 한개의 콘택홀을 통해 연결되도록 함으로써, 종래에 비해 1개의 콘택홀이 차지하는 면적을 줄일 수가 있다. 이때, 상기 콘택홀은 N+ 영역과 P+ 영역의 경계면에 형성되어, 상기 N+ 영역과 P+ 영역을 동시에 노출시키게 된다. 그리고, 상기 콘택홀을 통해 N+ 영역과 P+ 영역과 동시에 접촉하는 드레인전극 또는 소스전극을 형성하게 된다. That is, in the related art, contact holes exposing the source region and the drain region are formed for the NMOS and PMOS thin film transistors, respectively. Thus, four contact holes are formed per unit CMOS thin film transistor. However, in the present invention, the N + region of the NMOS and the P + region of the PMOS, which are electrically connected through two contact holes, are connected through one contact hole, thereby reducing the area occupied by one contact hole as compared with the conventional art. There is a number. At this time, the contact hole is formed in the interface of the N + region and a P + region, thereby exposing the N + region and a P + region at the same time. The contact hole forms a drain electrode or a source electrode which is in contact with the N + region and the P + region at the same time.
따라서, 본 발명에서는 CMOS 소자가 기판에 차지하는 면적을 줄임으로써, 소자의 집적도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, by reducing the area occupied by the CMOS element on the substrate, the degree of integration of the element can be further improved.
이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 의한 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a CMOS thin film transistor and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 CMOS 박막트랜지스터의 평면도를 나타낸 것으로, 특히, 인버터로 사용되는 CMOS 소자를 나타낸 것이다.3 shows a plan view of a CMOS thin film transistor according to the present invention, and in particular, shows a CMOS device used as an inverter.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인버터소자는 NMOS 박막트랜지스터와 PMOS 박막트랜지스터로 구성된다. 박막트랜지스터는 전계효과 트랜지스터의 일종으로 전자(electron)를 공급하는 NMOS 영역의 소스영역(122n)과 홀(hole)을 공급하는 PMOS 영역의 소스영역(122p)과 그 전자나 홀이 지나가는 채널영역(도면상에는 게이트전극(121n,121p)에 의해 가려짐.), 그리고 채널을 지나온 전자나 홀이 빠져나가는 드레인영역(122n,122p)으로 구성된다.As shown in the figure, the inverter device according to the present invention is composed of an NMOS thin film transistor and a PMOS thin film transistor. The thin film transistor is a field effect transistor, which is the
이때, 채널영역(미도시) 상부에는 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고 형성되어, 채널의 포텐셜(potential)을 변화시킴으로써, 전자나 홀의 흐름을 제어하는 게이트전극(121n,121p)이 형성되어 있다. In this case,
그리고, 상기 각각의 소스영역(122n,122p) 및 드레인영역(123n,123p) 상에는 제1콘택홀(128n,128p) 및 제2콘택홀(129n,129p)이 형성되어 있다. 또한, 상기 소스영역(122n,122p) 상에는 상기 제1콘택홀(128n,128p) 통해 상기 소스영역(122n,122p)과 접속하는 소스전극(124n,124p)이 형성되고, 상기 드레인영역(123n,123p) 상에는 상기 제2콘택홀(129n,129p)을 통해 드레인영역(123n,123p)과 접속하는 드레인전극(125n,125p)이 형성되어 있다.First contact holes 128n and 128p and second contact holes 129n and 129p are formed on the
이때, 상기 NMOS의 드레인영역(123n)과 PMOS의 드레인영역(123p)의 경계면이 접촉되어 있으며, 상기 NMOS 및 PMOS의 드레인영역(123n,123p)을 노출시키는 제2콘택홀(129)은 드레인영역들(123n,123p) 간의 경계면을 포함하여 NMOS의 드레인영역(123n)과 PMOS의 드레인영역(123p)의 일부를 동시에 노출시키게된다. 즉, 상기 제2콘택홀(129)은 드레인영역들(123n,123p) 간의 경계면을 중심으로 상기 NMOS의 드레인영역(123n)을 노출시키는 제1드레인콘택홀부(129n)와 PMOS의 드레인영역(123p)을 노출시키는 제2드레인콘택홀부(129p)로 구분된다. 따라서, 상기 제1드레인콘택홀부(129n)와 제2드레인콘택홀부(129p)는 서로 연결되어 한개의 제2콘택홀(129)을 구성하게 된다.At this time, the interface between the
한편, NMOS와 PMOS의 게이트전극(121n,121p)이 외부의 입력단(미도시)과 연결되는 입력라인(Vin)에 연결되고, NMOS의 드레인전극(125n)과 PMOS의 드레인전극(125p)은 외부의 출력단(미도시)과 연결되는 출력라인(Vout)에 공통으로 연결된다.Meanwhile, the
그리고, NMOS의 소스전극(124n)은 접지라인(GND)과 연결되어 있으며, 상기 PMOS의 소스전극(124p)은 전원라인(Vdd)과 연결된다.The source electrode 124n of the NMOS is connected to the ground line GND, and the
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 인버터(100)는 NMOS의 드레인영역(123n)과 PMOS의 드레인영역(123p)이 이격영역 없이 인접해 있으며, 상기 드레인영역(123n)을 노출시키는 콘택홀이 별도로 형성되지 않고, 한개의 제2콘택홀(129)을 통해 상기 NMOS 및 PMOS의 드레인영역(123n,123p)이 동시에 노출되기 때문에, 종래에 비해, 인버터 소자가 기판에서 차지하는 면적이 줄어들게 된다.
In the
즉, 종래에는 상기 NMOS의 드레인영역과 PMOS의 드레인영역이 소정간격 이격되어 있으며, 각각의 드레인영역을 노출시키는 콘택홀이 별도로 형성되는 반면에, 본 발명에서는 NMOS의 드레인영역과 PMOS의 드레인영역이 이격영역 없이 접촉되어 있기 때문에, 한개의 콘택홀으로도 이들을 노출시킬수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 종래에 비해 드레인영역을 노출시키는 콘택홀의 수가 감소되며, 이에 따라, 소자의 집적도를 향상시킬 수 있게 된다.That is, conventionally, the drain region of the NMOS and the drain region of the PMOS are spaced apart by a predetermined interval, and contact holes exposing each drain region are formed separately, whereas in the present invention, the drain region of the NMOS and the drain region of the PMOS are Since they are contacted without a spaced area, they can be exposed even with a single contact hole. Accordingly, the present invention reduces the number of contact holes exposing the drain region as compared with the related art, thereby improving the degree of integration of the device.
도4는 종래 인버터와 본 발명의 인버터소자가 기판에서 차지하는 면적을 나타낸 것으로, 특히 소자의 수에 따라 소자가 차지하는 면적의 변화를 나타낸 그래프로써, 인버터소자의 수가 증가할수록 소자가 기판 상에 차지하는 면적은 종래에 비해 상대적으로 줄어드는 것을 확인할 수가 있다. 참고로, 도면상에 실선은 본 발명의 인버터소자의 수에 따른 면적변화를 나타낸 것이고, 점선은 종래의 인버터소자의 수에 따른 면적변화를 나타낸 것이다. Figure 4 shows the area occupied by the conventional inverter and the inverter device of the present invention on the substrate, in particular a graph showing the change of the area occupied by the device according to the number of devices, the area occupied by the device as the number of inverter devices increases It can be seen that the relative decrease compared to the prior art. For reference, the solid line on the drawing shows the area change according to the number of inverter devices of the present invention, the dotted line shows the area change according to the number of conventional inverter devices.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명은 인버터 뿐만아니라, 전송게이트(transfer gate)에도 적용될 수 있다.Meanwhile, the present invention as described above may be applied to a transfer gate as well as an inverter.
도 5는 본 발명에 따른 전송게이트소자의 평면을 개략적으로 나타낸 평면도이다.5 is a plan view schematically showing a plane of a transfer gate device according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전송게이트소자는 NMOS 박막트랜지스터와 PMOS 박막트랜지스터로 구성되며, 전자(electron)를 공급하는 NMOS 영역의 소스영역(132n)과 홀(hole)을 공급하는 PMOS 영역의 소스영역(132p)과 그 전자나 홀이 지나가는 채널영역(도면상에는 게이트전극(131n,131p)에 의해 가려짐.), 그리고 채널을 지나온 전자나 홀이 빠져나가는 드레인영역(132n,132p)으로 구성된다.As shown in the figure, the transfer gate device according to the present invention is composed of an NMOS thin film transistor and a PMOS thin film transistor, and a PMOS supplying a
이때, 채널영역(미도시) 상부에는 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고 형성되어, 채널의 포텐셜(potential)을 변화시킴으로써, 전자나 홀의 흐름을 제어하는 게이트전극(121n,121p)이 형성되어 있다. In this case,
그리고, 상기 각각의 소스영역(132n,132p) 및 드레인영역(133n,133p) 상에는 제1콘택홀(138n,138p) 및 제2콘택홀(139n,139p)이 형성되어 있다. 또한, 상기 소스영역(132n,132p) 상에는 상기 제1콘택홀(138) 통해 상기 소스영역(132n,132p)과 접속하는 소스전극(134n,134p)이 형성되고, 상기 드레인영역(133n,133p) 상에는 상기 제2콘택홀(139n,139p)을 통해 드레인영역(133n,133p)과 접속하는 드레인전극(135n,135p)이 형성되어 있다.First contact holes 138n and 138p and second contact holes 139n and 139p are formed on the
이때, 상기 NMOS의 소스영역(132n)과 PMOS의 소스영역(132p)의 경계면이 접촉되어 있으며, 상기 NMOS 및 PMOS의 소스영역(132n,132p)을 노출시키는 제1콘택홀(138)은 소스영역들(132n,132p) 간의 경계면을 포함하여 NMOS의 소스영역(132n)과 PMOS의 소스영역(132p)의 일부를 동시에 노출시키게된다. 즉, 상기 제1콘택홀(138)은 소스영역들(132n,132p) 간의 경계면을 중심으로 상기 NMOS의 소스영역(132n)을 노출시키는 제1소스콘택홀부(138n)와 PMOS의 소스영역(138p)을 노출시키는 제2드레인콘택홀부(138p)로 구분된다. 따라서, 상기 제1소스콘택홀부(138n)와 제2소스콘택홀부(138p)는 서로 연결되어 한개의 제2콘택홀(128)을 구성하게 된다.In this case, an interface between the
한편, NMOS 및 PMOS의 게이트전극(131n,131p)은 상보 게이트전압을 갖는 각 각의 전원에 별개로 연결되고, NMOS의 소스전극(134n)과 PMOS의 소스전극(134p)이 입력라인(Vin)에 공통으로 연결된다. 그리고, NMOS의 드레인전극(135n)과 PMOS의 드레인전극(135p)이 출력라인(Vout)에 공통으로 연결된다.On the other hand, the
또한, 언급한 바와 같이, 상기 NMOS의 소스전극(134n)은 제1소스콘택홀부(138n)를 통해 소스전극(134n) 하부의 소스영역(132n)에 접속되고, 상기 PMOS의 소스전극(134p)은 제2소스콘택홀부(138p)를 통해 하부의 소스영역(132p)에 접속된다.In addition, as mentioned, the
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 전송게이트는 NMOS의 소스영역(132n)과 PMOS의 소스영역(132p) 사이에 이격영역 없이 서로 인접하며, 상기 제1콘택홀(138)은 NMOS 및 PMOS의 소스영역(132n,132p)을 동시에 노출시키기 때문에, 종래에 비해 콘택홀의 수를 줄일 수가 있으며, 이에 따라, 전송게이트소자가 기판에 차지하는 면적을 줄일 수가 있다. 즉, 종래에는 NMOS의 소스영역과 PMOS의 소스영역을 각각 노출시키는 콘택홀이 별도로 마련되어 있는 반면에, 본 발명에서는 NMOS 및 PMOS의 소스영역이 한개의 콘택홀을 통해 동시에 노출되기 때문에, 종래에 비해 소자가 차지하는 면적이 줄어들게 된다.As described above, the transfer gates according to the present invention are adjacent to each other without a separation area between the
도 6은 종래 전송게이트소자와 본 발명의 전송게이트소자가 기판에서 차지하는 면적을 나타낸 것으로, 특히 소자의 수에 따라 소자가 차지하는 면적의 변화를 나타낸 그래프로써, 전송게이트소자의 수가 증가할수록 소자가 기판 상에 차지하는 면적은 종래에 비해 상대적으로 줄어드는 것을 확인할 수가 있다. 즉, 소자의 수가 증가할수록, 종래와 본 발명의 소자 집적도 차이가 커지게 된다. 참고로, 도면상에 실선은 본 발명의 인버터소자의 수에 따른 면적변화를 나타낸 것이고, 점선은 종래의 인버터소자의 수에 따른 면적변화를 나타낸 것이다. 6 is a graph showing the area occupied by a conventional transfer gate device and a transfer gate device of the present invention on a substrate. In particular, the graph shows a change in the area occupied by a device according to the number of devices. It can be seen that the area occupied in the phase is relatively reduced in comparison with the prior art. That is, as the number of devices increases, the difference in device integration between the conventional and the present invention becomes larger. For reference, the solid line on the drawing shows the area change according to the number of inverter devices of the present invention, the dotted line shows the area change according to the number of conventional inverter devices.
도 7은 도 5의 I-I'의 절단면을 나타낸 CMOS 박막트랜지스터를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, CMOS 박막트랜지스터(200)는 NMOS와 PMOS로 구성된다.FIG. 7 illustrates a CMOS thin film transistor having a cutting plane taken along the line II ′ of FIG. 5. As illustrated in FIG. 5, the CMOS
NMOS 및 PMOS는 기판(210) 위에 채널영역(230n,230p)과 상기 채널영역(230n,230p)의 양측에 소스영역(232n,232p) 및 드레인영역(233n,233p)으로 구분되는 액티브층이 형성되어 있으며, 상기 채널영역(230n,230p) 상에는 게이트전극(231n,231p)이 형성되어 있다. 이때, 상기 채널영역(230n,230p)과 게이트전극(231n,231p) 사이에는 제1절연막(241)이 형성되어 있으며, 상기 제1절연막(241)은 상기 액티브층을 포함하는 기판(210) 전면에 걸쳐서 형성된다.NMOS and PMOS are formed on the
또한, 상기 게이트전극(231n,231p)을 포함하는 기판(210) 전면에는 제2절연막(242)이 형성되며, 상기 제1 및 제2절연막(241,242)에는 상기 NMOS 및 PMOS의 소스영역(232n,232p)을 동시에 노출시키는 제1콘택홀(238)과 드레인영역(233n,233p)의 일부를 노출시키는 제2콘택홀(239n,239p)이 형성된다.In addition, a second insulating
그리고, 제2절연막(242) 상에는 상기 제1콘택홀(238)을 통해 NMOS 및 PMOS의 소스영역(232n,232p)에 접촉하는 소스전극(234n,234p)과, 상기 제2콘택홀(239n,239p)을 통해 드레인영역(233n,233p)과 접촉하는 드레인전극(235n,235p)이 형성된다.On the second insulating
이때, 상기 NMOS 소스영역(232n) 및 PMOS의 소스영역(232p)이 서로 인접하여 그 경계면이 서로 접촉되어 있으며, 상기 제2콘택홀(238)은 NMOS 및 PMOS의 소스영역(232n,232p)을 동시에 노출시키게 된다.
In this case, the
상기와 같이, 본 발명은 제2콘택홀(238)을 통해 NMOS 및 PMOS의 소스영역(232n,232p)을 동시에 노출시키기 위해 N+ 영역(NMOS의 소스영역;232n)과 P+ 영역(PMOS의 소스영역;232p)을 서로 인접하도록 형성한다.As described above, according to the present invention, the N + region (source region of NMOS; 232n) and the P + region (PMOS region) of the NMOS and
한편, NMOS 영역의 채널영역과 소오스/드레인영역 사이의 일정 부분에 미도핑영역을 형성하여 오프셋(off set)을 형성하거나, 저농도로 도핑된 LDD(Lightly Doped Drain)영역을 형성하여, 오프 전류를 줄이고 온 전류의 감소를 최소화 할수도 있다.Meanwhile, an undoped region is formed in a predetermined portion between the channel region and the source / drain region of the NMOS region to form an offset, or a lightly doped drain (LDD) region that is lightly doped to form an off current. You can also reduce and minimize the reduction of on current.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 CMOS 박막트랜지스터는 다음과 같은 공정을 통해 제작된다.The CMOS thin film transistor of the present invention configured as described above is manufactured through the following process.
먼저, 투명한 기판(210)을 준비한 다음, 상기 기판(210)에 다결정실리콘막을 형성한 후, 이를 패닝함으로써, 액티브층을 형성한다. 그리고, 상기 액티브층을 포함하는 기판 전면에 제1절연막()을 형성한 후, 상기 액티브층과 대응하는 제1절연막(241) 상에 게이트전극(231n,231p)을 각각 형성한다.First, a
이어서, PMOS 영역을 차단한 다음, 상기 NMOS의 게이트전극(231n)을 마스크로 하여 상기 액티브층의 양측에 N+ 불순물 이온을 도핑하여 N+ 영역 즉, 소스 및 드레인영역(232n,233n)을 형성한다.Next, after blocking the PMOS region, N + impurity ions are doped on both sides of the active layer using the
또한, 상기 NMOS 영역을 차단한 후, 상기 PMOS영역의 게이트전극(231p)을 마스크로 하여 액티브층 양측에 P+영역 즉, 소스 및 드레인영역(232p,233p)을 형성한다.
After the NMOS region is blocked, P + regions, that is, source and
이때, 상기 NMOS의 소스영역(232n)과 PMOS의 소스영역(232p)은 서로 인접하게 된다.At this time, the
이후에, 상기 게이트전극(231n,231p)을 포함하는 기판 전면에, 제2절연막(242)을 형성한 후, 상기 제1 및 제2절연막(241,242)의 일부를 제거하여 상기 소스영역(232n,232p)을 노출시키는 제1콘택홀(238) 및 드레인영역(233n,233p)을 노출시키는 제2콘택홀(239n,239p)을 형성한다. 이때, 상기 제1콘택홀(238)은 PMOS의 소스영역(232p)과 NMOS의 소스영역(232n)의 경계면에 형성되어 이들을 동시에 노출시키게 된다.Subsequently, after the second insulating
이어서, 상기 제1콘택홀(238)을 NMOS의 소스영역(232n) 및 PMOS의 소스영역(232p)과 접촉하는 소스전극(234n,234p)과, 제2콘택홀(239n,239p)을 통해 드레인영역(233n,233p)에 접촉하는 NMOS의 드레인전극(235n) 및 PMOS의 드레인전극(235p)을 각각 형성한다. Subsequently, the
이때, 상기 소스전극(234n,234p)은 외부 입력단에 연결되도록 하고, 상기 NMOS 및 PMOS의 드레인전극(235n,235p)은 외부 출력단에 연결되도록 한다.In this case, the
한편, 상기 CMOS 박막트랜지스터가 인버터소자로 이용될 경우에는, 상기 NMOS의 소스전극(234n)을 접지되도록 하고, 상기 PMOS의 소스전극(234p)이 전원(power supply)에 연결되도록 하며, 상기 드레인전극(235n,235p)이 외부 출력단에 공통으로 연결되도록 한다.Meanwhile, when the CMOS thin film transistor is used as an inverter device, the
따라서, 인버터소자를 제작하는 경우에는, 드레인전극을 공통으로 형성하게 된다. Therefore, when the inverter device is manufactured, the drain electrode is formed in common.
상기한 바와 같이, 본 발명은 소자가 기판 상에 면적을 줄일 수 있는 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법을 제공한다. 한편, 본 발명에서는 인버터소자와 전송게이트소자를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 두 소자에 한정하는 것이 아니고, 한개의 콘택홀을 통해 두개의 소스영역 또는 드레인영역을 연결할 수 있는 모든 소자에 포함할 것이다.As described above, the present invention provides a CMOS thin film transistor and a method of manufacturing the device can reduce the area on the substrate. Meanwhile, in the present invention, the inverter device and the transfer gate device have been described as an example. However, the present invention is not limited to the above two devices, and the present invention is not limited to the two devices, but may be applied to all devices capable of connecting two source or drain regions through one contact hole. Will include.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMOS 박막트랜지스터 및 그 제조방법은 응용되는 소자에 따라, NMOS 또는 PMOS의 소스영역 또는 드레인영역들을 서로 인접하도록 형성하고, 하나의 콘택홀을 통해 NMOS 및 PMOS의 소스영역 또는 드레인영역이 동시에 노출되도록 함으로써, 종래에 비해 소자가 차지하는 면적을 줄일 수가 있다.As described above, the CMOS thin film transistor and the method of manufacturing the same according to the present invention, the source region or the drain region of the NMOS or PMOS are formed adjacent to each other, and the source of the NMOS and PMOS through one contact hole By simultaneously exposing the region or the drain region, the area occupied by the element can be reduced as compared with the conventional art.
이와 같이, 본 발명은 소자가 기판 상에 차지하는 면적을 줄임으로써, 소자의 접적도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of further improving the adhesion of the device by reducing the area occupied by the device on the substrate.
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